4. ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA PLASTIFICANTES
2.2.3. VIDRIO
2.2.3.1. GENERALIDADES
Pearson (2009) afirma:
“El vidrio es un material que ha sido usado por el hombre desde hace milenios. Posiblemente sea el material más viejo fabricado por el hombre y que aún continúa afectando la vida presente. El vidrio está presente en formas tan diversas como: ventanas, vasos, envases de todo tipo, telescopios, en la industria nuclear como escudo de radiación, en electrónica como sustrato sólido para circuitos, en la industria del transporte, de la construcción etc. Por sus características intrínsecas (brillantez, resistencia al uso, transparencia, etc.) el vidrio es un material difícilmente sustituible (y a veces, realmente insustituible) en la mayoría de sus aplicaciones” (p. 11).
Calderón (2010) afirma:
“Suele ser habitual la confusión entre vidrio y cristal. Ambos materiales pueden tener la misma composición, sin embargo, poseen una ordenación diferente de su estructura atómica. Mientras que en el cristal los átomos permanecen ordenados, en el vidrio estos se presentan de forma desordenada, dando lugar a lo que llamaríamos un material amorfo. Esta es la representación esquematizada de la diferencia estructural entre vidrio y cristal” (p. 10).
Figura 5. Estructura regular propia de los cristales y estructura amorfa propia de los vidrios. Fuente: El vidrio en la construcción Tipología y usos. Calderón (2010).
“Caso contrario que, si nos fijamos más en la proporción en cuanto al producto final, se tendría que hablar de” (Calderón, 2010, p. 52):
“Sin embargo, la clasificación que más nos interesa es aquella que los divide en grupos en función de su tipología o su uso en el proceso de fabricación” (Calderón, 2010, p. 52).
Tabla 12
Clasificación de las materias primas del vidrio en función de su tipología
3. FABRICACIÓN DEL VIDRIO Calderón ( 2010) menciona:
“Tras el desarrollo de la evolución histórica del vidrio a lo largo del tiempo, hemos de detenernos en la elaboración del mismo en la actualidad. Para ello es necesario conocer los métodos generales de la vidriería. Métodos compartidos por todo tipo de industria volcada a este material, ya sea del sector de la construcción, la automoción o el embotellado. La fabricación del vidrio consta de siete procesos diferenciados” (p. 50).
Figura 6. Proceso diferenciado de la fabricación del vidrio
Fuente: El vidrio en la construcción Tipología y usos. Calderón (2010).
a) MATERIA PRIMA
“Para la fabricación de vidrio se requieren diversas materias primas en diferentes grados de pureza en función de la tipología de vidrio a realizar. No obstante,
b) COMPOSICIÓN
“El tipo de vidrio, así como las propiedades que le queramos transmitir, determinará las cantidades de las distintas materias primas que introduciremos en el horno para su fundición” (Calderón, 2010, p. 63).
“A continuación, en la Tabla 13 se expondrá algunas de las formulaciones más comunes en la fabricación del vidrio encontradas” (Calderón, 2010, p. 63):
Tabla 13
Formulaciones más comunes en la fabricación del vidrio
c) PROCESO DE FABRICACIÓN
“Para una mejor comprensión del proceso de fabricación realizaremos un resumen empleando el esquema que puede observarse en la figura 7 y que se enumera las partes de la fábrica como se menciona” (Calderón, 2010, p. 75):
1. Materias primas: “Recepción, preparación y mezcla de las materias primas. Posteriormente la mezcla será llevada a las tolvas que la introducirá en el horno de manera regulada” (Calderón, 2010, p. 75).
2. Fusión: “El horno funde la mezcla formando vidrio en estado líquido” (Calderón, 2010, p. 75).
3. Baño o flotado: “El vidrio flota sobre una piscina de estaño líquido dentro de una atmosfera controlada. Aquí toma se produce el moldeo, tomando su planicidad y espesor” (Calderón, 2010, p. 75).
4. Recocido: “El vidrio se debe enfrían lentamente, para ello se dispone de cámaras cerradas que controlan un enfriamiento progresivo del material” (Calderón, 2010, p. 75).
5. Transporte: “El vidrio circula a través de unas cintas transportadoras al aire libre, terminando así su proceso de enfriamiento. En este punto se comprueba mediante escáner el espesor resultante” (Calderón, 2010, p. 75).
6. Corte: “Se realizan dos cortes, uno transversal que separa la pieza del resto y otro longitudinal que crea un lado más uniforme y elimina las imperfecciones de los bordes propias de la fabricación” (Calderón, 2010, p. 75).
7. Recepción: “La pieza de vidrio ha terminado su proceso de elaboración. Mediante el empleo de maquinaria adecuada esta es elevada y colocada sobre caballetes para su almacenaje” (Calderón, 2010, p. 75).
Figura 7. Esquema del proceso de elaboración del vidrio flotado Fuente: Pilkington.
4. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
“En esta Tabla 14 podemos apreciar distintas características físicas, mecánicas o de transmisión del calor que pueden sernos útiles” (Calderón, 2010, p.19).
Tabla 14
Propiedades físicas y mecánicas del vidrio
a) DENSIDAD: “Densidad 2,5 kg/m3, lo que significa un peso de 2,5 kg/m2 por cada mm de espesor” (Pearson, 2009, p. 14).
b) DUREZA: “El valor de la dureza del vidrio se encuentra entre 6 a 7 en la escala de Mohs. El vidrio templado tiene la misma dureza superficial que el vidrio recocido o crudo” (Pearson, 2009, p. 15).
c) MODULO DE ELASTICIDAD: “El módulo de Young expresa la fuerza que hay que aplicar a una barra de sección unitaria para duplicar su longitud. Para el vidrio plano es: E = 720.000 k/m2” (Pearson, 2009, p. 15).
d) COEFICIENTE DE POISSON: “El coeficiente de Poisson (S) es la relación entre la contracción que experimenta una sección perpendicular al sentido del esfuerzo y el alargamiento unitario en la dirección de dicho esfuerzo. Para el vidrio plano S = de 0.22 a 0.23” (Pearson, 2009, p. 16).
e) RESISTENCIA MECÁNICA: “El vidrio siempre rompe por tensiones de tracción en su superficie” (Pearson, 2009, p. 16).
f) RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: “Varía entre 300 y 700 kg/cm2, de pendiendo de la duración de la carga. Si la carga es permanente la resistencia a la tracción disminuye un 40%. La resistencia a la tracción varía con la temperatura: a mayor temperatura, menor resistencia” (Pearson, 2009, p. 16).
g) RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: “Aproximadamente 10,000 kg/cm2 es el peso necesario para romper un cubo de vidrio de 1 cm de lado” (Pearson, 2009, p. 16).
2.2.3.2. TIPOLOGÍA DE VIDRIOS
“A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, tras la implantación del float para la obtención de vidrio plano, se han venido sucediendo numerosas mejoras y especializaciones de los vidrios en la construcción” (Calderón, 2010, p. 78).
1. POR SU COMPOSICIÓN
“Por su composición quedarían divididos en” (Calderón, 2010, p. 78):
2. POR SU FABRICACIÓN
“Por su fabricación se clasificarían en” (Calderón, 2010, p. 79):
3. POR SU UTILIZACIÓN
2.2.3.3. RECICLAJE Y REUTILIZACIÓN DEL VIDRIO 1. RECICLAJE DEL VIDRIO
Roben (2003) menciona que:
“El vidrio es uno de los materiales que permiten reutilizar una gran parte del material desechado, de ahí su importancia. La forma ideal para reciclar vidrio, consiste en almacenar en nuestros hogares, todo tipo de tarros, botellas o envases de vidrio, para después depositarlos en los contenedores o iglús, de color verde… de esta forma, facilitaremos en gran medida el proceso de reciclaje del vidrio, siendo este mucho más rápido y económico” (pp. 15 - 16).
Figura 8. Proceso del reciclaje del vidrio. Fuente Roben (2003).
2. REUTILIZACIÓN DEL VIDRIO Fernández (2003) afirma:
“La primera acción recomendada para la gestión del vidrio, es la reutilización. Esta etapa se refiere a la acción de utilizar productos de vidrio en múltiples ocasiones. Un ejemplo claro son los envases de bebidas retornables. La reutilización trae consigo ventajas como el ahorro de energía y de materias primas. Cuando el producto ha cumplido con su vida útil, este puede ser reciclado
2.3.3.4. TRATAMIENTO DEL VIDRIO RECICLADO
Como se sabe el vidrio es un material que es reciclado al 100% sin perdida en sus propiedades, y sin límites que pueda ser reprocesado, para ser materia prima secundaria en la producción de nuevo vidrio o componente de otros productos (Zarta y Moreno, 2002).
Para el aprovechamiento y tratamiento del vidrio como parte del reciclaje y/o reutilización, depende principalmente de los consumidores, quienes deben tomar conciencia de la importancia de reciclar para conservar nuestros recursos naturales (Zarta y Moreno, 2002).
DISPOSICIÓN FINAL CONTROLADA
Si en caso el vidrio no es susceptible de aprovechar para la reutilización o reciclaje, se procede a su disposición final controlada, es decir destinarlo a un relleno sanitario operado técnicamente, que cumpla con la normativa ambiental vigente del país (Zarta y Moreno, 2002).
Para la vida útil del vidrio, y del cuidado de los recursos naturales, depende de una correcta gestión del vidrio; en sus diferentes etapas de su ciclo de vida. La Figura 9 muestra el ciclo de vida ideal del vidrio (Zarta y Moreno, 2002).
Figura 9. Ciclo de vida ideal del vidrio. Fuente: EPAM (2008).
2.2.4. ADOQUINES 2.2.4.1. DEFINICIÓN
Unilock (2006) menciona:
“Los pavimentos de adoquines de concreto son superficies generalmente compuestas por unidades modulares prefabricadas de concreto, que cuentan con una amplia variedad de formas, colores y texturas. Estas son colocadas sobre bases granulares y de arena gradada. Arena de sello en las juntas genera la trabazón que permite la transferencia de cargas en el sistema. Este conjunto puede ser construido sobre una gran variedad de sub-bases. Debido a que los adoquines trabajan como pavimento flexible, pueden flexionarse con los movimientos menores de la base sin partirse. Esta característica única les da una ventaja clara sobre los pavimentos de asfalto y de concreto” (p. 1).
Figura 10. Formaciones de adoquines
Fuente: Manual para el uso del Adoquín Cerámico. García (2004).
2.2.4.2. CLASIFICACIÓN Y REQUISITOS
“Los adoquines de concreto elaborados de acuerdo con esta NTP deberán estar conforme a los tres tipos, tal como sigue” (NTP 399 611, 2015, pp. 4 - 5):
Tabla 15
Requisito a la resistencia a la compresión
Fuente: RNE (2016).
Tabla 16
Requisito de tolerancia dimensional
Fuente: NTP 399 611 (2015).
Tabla 17
Requisito complementario la absorción
2.2.4.3. MATERIALES
“Los materiales utilizados en la fabricación de los adoquines deberán cumplir con las siguientes normas técnicas: Para Cementos: NTP 334.009, NTP 334.082 y NTP 334.090. Para agua de mezcla: NTP 339.088. Para agregados: NTP 400.037. Para aditivos: NTP 334.088” (NTP 399 611, 2015, p. 5).
2.2.4.4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS
Los adoquines de concreto deben cumplir con los siguientes requisitos de características físicas y mecánicas, para ser considerados aptos para su uso en obra (Adoquines, 2015).
Absorción de agua: Para cualquier tipo de adoquín el porcentaje máximo de absorción promedio para tres muestras no debe ser mayor al 6%, y cuando se los ensaye individualmente no debe superar el 9%. Esto se realiza para asegurar que, en cambios de clima, sobretodo en heladas, los adoquines van a resistir (Ramos, 2018).
Figura 11. Absorción de agua del adoquín.
Esfuerzo de rotura: La resistencia característica a la rotura no será inferior a 38 MPa y ningún valor individual debe ser inferior a 28 MPa, ni tener carga de rotura inferior a 25 N/mm2 (Ramos, 2018).
2.2.4.5. IMPORTANCIA DEL USO DEL ADOQUÍN EN LA PAVIMENTACIÓN
La utilización de adoquines de concreto en pavimentación permite lograr una celeridad de ejecución. Debido a la sencillez del proceso constructivo, toda la estructura del pavimento se puede construir y dar al servicio en un mismo día, por lo cual las interrupciones en el tráfico son mínimas y se logran economías en tiempo, equipos, materiales, costos financieros y sociales (Guillermo, 2017).
2.2.4.6. VENTAJAS DE LOS PAVIMENTOS DE ADOQUINES Echaveguren (2013) afirma:
“Los pavimentos de adoquines, al igual que cualquier otro tipo de pavimento, poseen ventajas y desventajas, las cuales determinan en buenas cuentas cuándo es adecuado o no optar por una solución de este tipo. En tal sentido, más que hablar de ventajas y desventajas es preciso discutir cuándo esta solución es adecuada dado el problema que se quiere resolver. Por lo tanto, resulta conveniente que los atributos de los pavimentos de adoquines son” (pp. 13 - 14):
a) DIVERSIDAD: “La gran variedad de formas, colores y texturas con que pueden fabricarse los adoquines y la diversidad de configuraciones posibles de usar, entregan al proyectista elementos que adecuadamente conjugados dan por resultado pavimentos atractivos” (Echaveguren, 2013, p. 14).
b) CALIDAD: “Puesto que los adoquines son elementos prefabricados, el control de calidad y su certificación pueden desarrollarse en la fábrica, reduciendo la heterogeneidad en calidad del material en obra” (Echaveguren, 2013, p. 14).
c) DURABILIDAD: “Las características de los adoquines, resistencia a la compresión, absorción, resistencia al congelamiento y resistencia a la abrasión, le otorgan una alta durabilidad ante ambientes agresivos, la cual puede sobrepasar la vida de diseño del pavimento” (Echaveguren, 2013, p. 14).
d) RAPIDEZ DE PUESTA EN OPERACIÓN: “Independiente del método constructivo, manual o mecánico, los pavimentos de adoquines pueden utilizarse inmediatamente después de construidos, lo cual les otorga una ventaja importante respecto de otros tipos de pavimentos, especialmente en aquellos lugares en donde no es posible contar con otras tecnologías de pavimentación” (Echaveguren, 2013, p. 14).
e) MANTENIMIENTO: “Puesto que los elementos se pueden reponer fácilmente, cualquier defecto inducido por aspectos funcionales o estructurales puede corregirse logrando restituir en su totalidad la condición superficial, igualando la del pavimento adyacente al área reparada” (Echaveguren, 2013, p. 14).
f) CONDICIÓN DE OPERACIÓN: “Debido a la regularidad superficial del pavimento producto de las juntas entre adoquines y las juntas de confinamiento, este tipo de solución es adecuada para velocidades de circulación de alrededor de los 50 km/h o menos” (Echaveguren, 2013, p. 14).
g) REUTILIZACIÓN: “Los adoquines, que se encuentren sanos (no fracturados o degradados), pueden reutilizarse para pavimentar, lo cual es beneficioso en términos ambientales dado que se reduce la cantidad de desecho si se desea utilizar otro tipo de pavimento, reponer o mantener áreas pavimentadas con adoquines” (Echaveguren, 2013, p.14).
2.2.4.8. AMBITO DE APLICACIÓN
“Las innumerables aplicaciones en las que puede estar presente el adoquín cerámico comprenden una variada gama de posibilidades. A continuación, se establecen diversos ámbitos de aplicación contenidos en tipologías de áreas funcionalmente distintas” (García, 2004, p. 17).
1. ÁREAS PEATONALES
“Dentro de este epígrafe existe un abanico muy amplio de aplicaciones, como es el caso de: aceras, paseos, plazas públicas, jardines, acceso a viviendas, patios interiores y exteriores de edificios” (García, 2004, pp. 17 - 18).
2. ÁREAS SOMETIDAS A TRÁFICO RODADO
“Al igual que en el apartado anterior, las posibilidades de utilización del adoquín cerámico empleado en pavimentación sometida a tráfico rodado son muy amplia, abarcando por ejemplo el uso en: vías urbanas, travesías, terminales de autobuses, áreas residenciales, mercados” (García, 2004, p. 19).
3. ÁREAS CON AMBIENTE AGRESIVO
“El pavimento con adoquín cerámico es idóneo gracias a su resistencia a los ácidos para superficies fijas en ambiente agresivo, tales como: Fábricas químicas, estaciones de servicio, garajes y depósitos de vehículos, áreas de carga y descarga” (García, 2004, p. 20).
4. OTRAS APLICACIONES
“También puede utilizarse el adoquín cerámico en aplicaciones especiales, como: Protección de taludes, estructuras hidráulicas (revestimiento de canales, protección de zonas costeras” (García, 2004, p. 21).
2.2.5. DISEÑO DE MEZCLAS 2.2.5.1. INTRODUCCIÓN
Pasquel (1998) afirma:
“Existen en la actualidad una serie de métodos de diseño de mezclas que con mayor o menor refinamiento establecen tablas y/o gráficos para estimar cantidades de agua de amasado en función del tamaño máximo, geometría del agregado y el asentamiento; relaciones agua/cemento a usar referidas a resistencias en compresión determinadas experimentalmente; las proporciones en que deben intervenir la piedra y la arena en base a gradaciones y consideraciones teóricas y/o prácticas etc. Ante este panorama, hay que tener muy claro que no existe ningún método perfecto, ni que nos proporcione una receta infalible para solucionar todos los casos prácticos, por lo que las bondades de un método sobre otro residen finalmente en el criterio personal de quien los aplique, y los resultados que cada profesional con su conocimiento técnico y experiencia obtenga en obra” (p. 172).
2.2.5.2. PARÁMETROS BÁSICOS DEL DISEÑO DE MEZCLA 1. EL PRINCIPIO DE LOS VOLUMENES ABSOLUTOS
Pasquel (1998) señala:
“En consecuencia, se trabaja en los cálculos con el peso específico de los sólidos, también llamado gravedad específica o peso específico de masa, sea en condición seca o saturada superficialmente seca, para obtener los volúmenes sólidos del componente de modo de dosificarlos adecuadamente para lograr la unidad volumétrica de medida” (p. 173).
2. LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN Y LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO Pasquel (1998) afirma:
“Dado que por lo general la resistencia en compresión es un requisito fundamental que emana del proyecto estructural, o en algunas ocasiones el proyectista exige consideraciones especiales de durabilidad, se deriva entonces que un parámetro ineludible en el diseño de mezclas es la relación agua/cemento, pues como ya hemos visto al evaluar los conceptos sobre los materiales en el concreto, este parámetro regula dicho comportamiento” (p. 174).
3. LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS Y EL TAMAÑO MÁXIMO Pasquel (1998) menciona:
“Está generalizado mundialmente el criterio de utilizar las granulometrías o gradaciones de agregados que provean el mejor acomodo entre las partículas creando una estructura muy densa, resistente e impermeable y favoreciendo la trabajabilidad. En este sentido existen una gran variedad de opciones en cuanto a cómo evaluar dichas gradaciones y cómo combinarlas, que dependen de la mayor o menor confiabilidad que se le asigne al sustento técnico de cada una, por lo que esta etapa es la que diferencia un método de diseño de otro” (p. 178).
4. LA TRABAJABILIDAD Y SU TRASCENDENCIA Pasquel (1998) menciona:
“La trabajabilidad constituye el parámetro más manejado por los que diseñan, producen y colocan concreto, sin embargo, es el más difícil de definir, evaluar y
2.2.5.3. METODOS DE DISEÑO DE MEZCLA 1. MÉTODO DEL COMITE 211 DEL ACI
“Cuando se emplea el método del Comité 211 del ACI, siendo la secuencia que a continuación se indica” (Rivva, 1992, p. 130):
1. Selección de la resistencia promedio a partir de la resistencia a la compresión especificada y/o la desviación estándar de la compañía constructora.
2. Selección del tamaño máximo nominal del agregado. 3. Selección del asentamiento.
4. Selección del volumen unitario del agua de diseño. 5. Selección del contenido de aire.
6. Selección de la relación agua - cemento por resistencia y durabilidad. 7. Determinación del factor cemento.
8. Determinación del contenido de agregado grueso.
9. Determinación de la suma de los volúmenes absolutos de cemento, agua de diseño, aire, y agregado grueso.
10. Determinación del volumen absoluto del agregado fino. 11. Determinación del peso seco del agregado fino.
12. Determinación de los valores de diseño del cemento, agua, aire, agregado fino y agregado grueso.
13. Corrección de los valores de diseño por humedad del agregado. 14. Determinación de la proporción en peso, de diseño y de obra. 15. Determinación de los pesos por tanda de un saco.
2. MÉTODO DEL AGREGADO GLOBAL Rivva (1992) menciona:
“La norma peruana ITINTEC 400.037 al referirse al hormigón indica que es “un agregado que se usa en la elaboración de concreto y que no está contemplado en la presente Norma. Se incluye sólo coso definición y corresponde a una mezcla natural de finos y gruesos… la misma Norma, en su acápite 10, presenta un apéndice que define el hormigón caso agregado global indicando que es el material compuesto de la mezcla de agregado fino y agregado grueso y cuya granulometría cumple con los limites indicados en la tabla A1” (p. 199).
2.2.6. PAVIMENTO 2.2.6.1. DEFINICIÓN
Montejo (2008) menciona:
“Un pavimento está constituido por un conjunto de capas superpuestas, relativamente horizontales, que se diseñan y construyen técnicamente con materiales apropiados y adecuadamente compactados. Estas estructuras estratificadas se apoyan sobre la sub rasante de una vía obtenida por el movimiento de tierras en el proceso de exploración y que han de resistir adecuadamente los esfuerzos que las cargas repetidas del tránsito le transmiten durante el período para el cual fue diseñada la estructura del pavimento” (p. 1).
2.2.6.2. CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR UN PAVIMENTO
“Un pavimento para cumplir adecuadamente sus funciones debe reunir los siguientes requisitos” (Montejo, 2008, pp. 1 - 2):
1. Ser resistente a la acción de las cargas impuestas por el tránsito. 2. Ser resistente ante los agentes de intemperismo.
3. Presentar una textura superficial adaptada a las velocidades previstas de circulación de los vehículos, por cuanto ella tiene una decisiva influencia en la seguridad vial. Además, debe ser resistente al desgaste producido por el efecto abrasivo de las llantas de los vehículos.
4. Debe presentar una regularidad superficial, tanto transversal como longitudinal, que permitan una adecuada comodidad a los usuarios en función de las longitudes de onda de las deformaciones y de la velocidad de circulación. 5. Debe ser durable.
6. Presentar condiciones adecuadas respecto al drenaje.
7. El ruido de rodadura, en el interior de los vehículos que afectan al usuario, así